TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

(1)

i

PRESTASI POMPA HIDRAULIK RAM DENGAN

VARIASI VOLUME TABUNG UDARA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh:

Nama : YULIANTO

NIM : 035214031

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(2)

ii

THE HYDRAULIC RAMP PUMP PERFORMANCE

WITH AIR TUBE VOLUME VARIATIONS

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of The Requrement as to Obatain The Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By:

YULIANTO

Student Number : 035214031

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

(3)

(4)

(5)

v

Karya ini kupersembahkan untuk

Tuhan-ku Yesus kristus

I bu dan kakak serta keponakanku tercinta

dan tidak lupa almarhum Bapak yang ada

di Surga

Dosen TM FST Sadhar,

Temen2 TM ’2003, Psi ’03, Cew2 P.mat

‘02,Temen2 Sunrise, Tiada Tara

DM K C, CAM ’s,Bengkel Soerung

Team Football FST, Temen2 U PPC,

Burjo K omeng, K ost K umpow, K M TM ,

Don K hambali, K ontrakan ’04

Almamater

Thanks for all

(6)

(7)

(8)

viii

INTISARI

Masyarakat yang hidup jauh dari sumber air memiliki masalah untuk mendapatkan air. Biasanya masyarakat menggunakan pompa sentrifugal untuk memompakan air ke rumah mereka. Menggunakan pompa sentrifugal memerlukan tenaga listrik, tetapi pada kondisi tertentu di lingkungan masyarakat tersebut tidak tersedia tenaga listrik. Pompa hidrauli kram adalah solusinya karena tidak membutuhkan tenaga listrik ataupun BBM. Pompa hidraulik ram dapat bekerja scara kontinu 24 jam. Pompa hidraulik ram mudah dan murah cara pembuatannya.

Eksperimen ini dibuat untuk mengetahui prestasi pompa hidraulik ram menggunakan variasi volume tabung udara dan tinggi output. Pompa hidraulik ram yang dipergunakan pada eksperimen ini mempunyai pipa masukan dengan diameter 1,5 inci dan pipa keluaran dengan diameter 0,5 inci. Variasi dari volume tabung udara adalah 1,4 liter; 1,8 liter; 2,7 liter.

Eksperimen ini menunjukkan debit, tinggi pemompaan dan efisiensi D’Aubuisson maksimum dicapai pada volume tabung udara 1,8 liter. Debit maksimum sebesar 5,5 liter, tinggi pemompaan maksimum 4,96 meter dan efisiensi D’Aubuisson maksimum sebesar 23,77 % .

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kasih karuniaNya yang besar, yang senantiasa selalu menuntun langkah demi langkah hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih atas segala bantuan yang berupa moril maupun materiil dari semua pihak terutama kepada:

1. Ir. Greg. Heliarko SJ.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dosen Pembimbing yang telah membimbing dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik dan Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma yang telah membantu penelitian penulis.

4. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin FST-USD yang telah membantu dan selalu membimbing dalam masa-masa kuliah.

5. Segenap Keluarga atas segala doa dan dukungan moral dan materi yang diberikan secara tulus ikhlas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(10)

x

Tiada kata yang bisa penulis ucapkan selain terima kasih dan semoga Tuhan selalu memberkati dan membalas segala kebaikan anda semua.

Demikian usaha yang telah penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan terbuka dan senang hati menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kemajuan yang akan datang.

Semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna dan memberikan wawasan lebih tentang ilmu pengetahuan dan teknologi bagi semua pembaca.

Yogyakarta, 17 Juli 2008

Penulis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….... i

TITLE PAGE ………...……….... ii

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING ……….… iii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ……... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ..……….... v

HALAMAN PERNYATAAN ..………... vi

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI... vii

INTISARI ………. viii

KATA PENGANTAR ..……… ix

DAFTAR ISI .………... xi

DAFTAR TABEL ……… xiv

DAFTAR GAMBAR ……….... xvii

DAFTAR GRAFIK....……….... xviii

BAB I PENDAHULUAN ……….... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ………. 1

1.2. Rumusan Masalah ………... 2

1.3. Tujuan Penelitian... 2

BAB II DASAR TEORI ……… 3

2.1. Tinjauan Pustaka ………. 3

2.2. Dasar Teori ……….. 4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(12)

xii

2.2.1. Siklus Pompa Hidram ……….. 5

2.2.2. Rancangan Pompa Hidram ………….. 13

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN ………... 19

3.1. Bahan Penelitian ………. 19

3.2. Alat Penelitian ………. 21

3.3. Sarana Penelitian ………. 24

3.4. Penyetelan Pompa Hidram ……….. 27

3.5. Persiapan Penelitian ……… 27

3.6. Pelaksanaan Penelitian ……… 28

3.7. Kesulitan Penelitian di Laboratorium …………. 29

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN …... 30

4.1. Perhitungan Tinggi Angkat Air ……….. 30

4.1.1. Hasil Penelitian ……… 30

4.1.2. Perhitungan ……….. 35

4.1.3. Grafik Hasil Perhitungan ………. 44

4.2. Pembahasan ………. 52

4.1.1. Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Volume Pemompaan ………... 52

4.2.2. Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Tinggi Pemompaan ………..……….. 52

4.2.3. Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Efisiensi D’ Aubuisson ………... 53 4.2.3. Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Efisiensi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(13)

xiii

Pompa... ………... 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……….. 54

5.1. Kesimpulan ………... 54

5.2. Saran ………. 54

DAFTAR PUSTAKA ……… 56

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Ukuran Panjang Pipa Berdasarkan Variasi Diameter …... 17 Tabel 4.1 Volume Tabung Udara 2,7 liter Tanpa Kran …...…………... 31 Tabel 4.2 Volume Tabung Udara 2,7 liter Dengan Kran Terbuka 90˚

………... 31 Tabel 4.3 Volume Tabung Udara 2,7 liter Dengan Kran Terbuka 60˚

………... 32 Tabel 4.5 Volume Tabung Udara 1,8 liter Tanpa Kran ………... 32 Tabel 4.6 Volume Tabung Udara 1,8 liter Dengan Kran Terbuka 90˚

………... 33 Tabel 4.9 Volume Tabung Udara 1,4 liter Tanpa Kran ... 33 Tabel 4.10 Volume Tabung Udara 1,4 liter Dengan Kran Terbuka 90˚

………... 34

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(15)

xv

Tabel 4.12 Volume Tabung Udara 1,4 liter Dengan Kran Terbuka 30˚

………... 34 Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 2,7 liter Tanpa Kran ………... 38 Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 2,7 liter Dengan Kran

Terbuka 90˚ ……… 38

Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 2,7 liter Dengan Kran

Terbuka 60˚ ……… 38

Terbuka 30˚ ……… 39

Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 1,8 liter Tanpa Kran ………. 39 Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 1,8 liter Dengan Kran

Terbuka 90˚ ………. 39

Terbuka 60˚ ……… 40

Terbuka 30˚ ……… 40

Tabel 4.21 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 1,4 liter Tanpa Kran ………. 40 Tabel 4.22 Hasil Perhitungan Volume Tabung Udara 1,4 liter Dengan Kran

Terbuka 90˚ ………. 41

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(16)

xvi

Terbuka 60˚ ……… 41

Tabel 4.24 Hasil Perhitungan Tinggi Volume Tabung Udara 1,4 liter Dengan Kran

Terbuka 30˚ ……… 41

(17)

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Periode 1 – 2 ……… 8

Gambar 2.2. Periode 3 – 4 ……… 9

Gambar 2.3. Periode 5 ……….. 10

Gambar 2.4. Diagram Satu Siklus Kerja Pompa Hidram (Watt 1974) ……. 11

Gambar 2.5. Lubang Udara ………... 16

Gambar 3.1. Skema Pompa Hidram ………. 20

Gambar 3.2. Rumah Pompa ……….. 21

Gambar 3.3. Batang Katup Limbah ……….. 22

Gambar 3.4. Rumah Katup Limbah ……….. 22

Gambar 3.5. Tabung Udara ………... 23

Gambar 3.6. Katup Hantar ……… 23

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(18)

xviii

DAFTAR GRAFIK

Gambar 4.1. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran) ………...… 44 Gambar 4.2. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Tabung Udara (Kran 90˚) ………... 44 Gambar 4.3. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Tabung Udara (Kran 60˚) ………... 45 Gambar 4.4. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Tabung Udara (Kran 30˚) ………... 45 Gambar 4.5. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran) ………... 46

Gambar 4.6. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Tabung Udara (Kran 90˚) ………... 46 Gambar 4.7. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Tabung Udara (Kran 60˚) ………... 47 Gambar 4.8. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Tabung Udara (Kran 30˚) ………... 47 Gambar 4.9. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran) ………... 48 Gambar 4.10. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Tabung Udara (Kran 90˚)

(19)

xix

………... 48 Gambar 4.11. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Tabung Udara (Kran 60˚) ………... 49 Gambar 4.12. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Tabung Udara (Kran 30˚) ………... 50 Gambar 4.13 Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran Terbuka 90˚, 60˚, 30˚) ……….. 50 Gambar 4.14 Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran Terbuka 90˚, 60˚, 30˚) ……….. 51 Gambar 4.15 Grafik D’Aubuisson (çD) Vs Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran Terbuka 90˚, 60˚, 30˚) ………... 51 Gambar 4.15 Grafik Efisiensi () Vs Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran Terbuka 90˚, 60˚, 30˚) ………... 52

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(20)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Air merupakan kebutuhan mutlak bgi kelangsungan kehidupan, tanpa air tidak akan ada kehidupan di dunia ini. Khususnya untuk daerah-daerah yang berdekatan dengan sumber air atau lokasinya berada di bawah mata air, kebutuhan air tidak menjadi masalah sedangkan untuk daerah yang berada lebih tinggi daripada sumber air, akan mengalami kesulitan untuk mendapatkan pasokan air secara kontinu.

Salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan akan air, terutama di lokasi yang posisinya lebih tinggi daripada mata air adalah menggunakan pompa air. Jenis pompa air yang biasa digunakan saat ini adalah pompa air bertenaga motor listrik yang menggunakan bahan bakar minyak (bensin atau solar). Untuk daerah perkotaan kebutuhan bahan bakar minyak tidak terlalu menjadi masalah. Sementara itu, di daerah pedesaan atau terpencil keberadaan bahan bakar minyak sangat langka, seandainya ada harganya pun sangat mahal. Untuk mengatasi masalah inilah timbul pemikiran untuk menciptakan pompa air tanpa tenaga motor listrik sehingga tidak memerlukan bahan bakar minyak, maka penggunaan pompa hidraulik ram yang sangat sederhana dan menguntungkan dibandingkan pompa lain yang tersedia dipasaran karena pompa hidraulik ram tidak membutuhkan energi listrik, bahan bakar minyak, tidak membutuhkan pelumasan, biaya

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(21)

2

pembuatan dan pemeliharaannya murah, bahan untuk membuat alat ini juga dapat diperoleh dengan mudah yang paling penting yaitu tidak membutuhkan ketrampilan teknik tinggi dalam proses pembuatannya sehingga masyarakat dapat membuat, mengoperasikan dan memelihara pompa hidraulik ram tanpa mengalami kesulitan.

1.2 Rumusan Masalah

Unjuk kerja pompa hidram dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu volume tabung udara. Oleh karena masih kurangnya penelitian terhadap pengaruh volume tabung udara terhadap unjuk kerja pompa hidram, dengan demikian diperlukan penelitian mengenai pengaruh volume udara untuk menambah literatur yang ada dan ilmu pengetahuan.

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume tabung udara terhadap unjuk kerja pompa hidram sehingga dalam perancangan dapat diketahui ukuran volume tabung yang menghasilkan debit dan efisiensi maksimum.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(22)

3

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Artikel, jurnal, maupun pada buku-buku yang penulis temukan banyak yang membahas mengenai pengaruh volume tabung udara dan beban katup limbah terhadap unjuk kerja pompa hidram. Penelitian Pompa Hidram di Indonesia yang penulis temukan adalah Jahja Hanafie (1974) Mempelajari pengaruh tinggi terjun air dan tinggi permukaan air dalam tangki pemasukan terhadap tinggi pemompaan dari efisiensi pada hidrolik ram automatik.

Pompa Hidram pada tahun 1772 digagas John Whitehurst. Tetapi belum diterapkan menjadi sebuah mesin. Pada akhirnya penemu Perancis Joseph Montgolfier, sukses membuat Pompa Hidram. Kemudian pada awal abad 19 disempurnakan lagi oleh Green dan Carter sehingga menjadi semakin efisien.

Pemakaian Pompa Hidram di Indonesia sudah lumayan banyak ditemukan di Indonesia. Terdapat Pompa Hidram yang telah bekerja sebelum perang dunia kedua dan sampai sekarang masih beroprasi, yaitu terdapat di dekat Pelabuhan Ratu, Jawa Barat.

Pompa Hidram merupakan gabungan dari kata hidro = air (cairan), ram = hantaman, pukulan atau tekanan, sehingga diterjemahkan menjadi pompa tenaga hantaman air atau cairan. Pompa Hidram adalah pompa yang tenaga penggeraknya berasal dari tekanan atau hantaman air yang masuk ke dalam rumah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(23)

4

pompa melalui pipa. Masuknya air atau cairan ke dalam pompa harus berjalan secara terus menerus. Karena pompa ini bekerja tanpa memerlukan BBM (Bahan Bakar Minyak) atau tanpa motor listrik maka disebut juga “Pompa Air Tanpa Motor” (Motorless Water Pump). Pompa Hidram mempunyai kemampuan memindahkan air dari sumber air, sungai, danau, ataupun kolam ketempat yang lebih tinggi dari pada sumber air semula.

Pompa Hidram bekerja berdasarkan proses perubahan momentum (impuls) dan sifat air yang inkompresibel. Pompa Hidram dibagi menjadi 2 Tipe yaitu :

- Sistem Pegas - Sistem Beban

Pompa Hidram yang digunakan dalam penelitian penulis menggunakan sistem beban.

2.2. Dasar Teori

Air secara alamiah mengalir dari suatu tempat, menuju ke tempat yang lebih rendah. Apabila air terjun tersebut dilewatkan melalui saluran pipa, dapat diketahui adanya kecepatan alir air. Jika ujung pipa tersebut ditutup secara mendadak, berarti kita memberikan perubahan kecepatan aliran air.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung tekanan yaitu: P = ρ air x g x h

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(24)

5

Besarnya kecepatan aliran air (v) dapat ditunjukan dari hukum kekekalan energi :

Energi Potensial = Energi Kinetik mgh = ½ mv2

v = 2gh ... (1) dengan : m = Massa air (kg)

g = Percepatan grafitasi (9,82m/s2) h = Ketinggian air (m)

v = Kecepatan aliran air (m/s)

Secara fisis terlihat bahwa besarnya kecepatan tergantung dari besarnya beda tinggi air jatuh (h).

Jika kecepatan pada saat t = t1 adalah v1 dan saat t = t2 adalah v2 maka perubahan momentum dapat dituliskan sebagai :

F (t2-t1) = mv2 – mv1 ... (2) F (t2-t1) = Perubahan Momentum

Perubahan momentum lazim disebut sebagai impuls. Dengan demikian pompa hidram bekerja menurut azas perubaan momentum (impuls). Perubahan kecepatan alir air ditunjukan pada saat terbuka dan tertutupnya katup limbah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(25)

6

2.2.1 Siklus Pompa Hidram

Mekanisme kerja Pompa Hidram adalah melipatgandakan kekuatan pukulan air pada tabung udara. Cara kerja Pompa Hidram dimulai dari air yang turun dari reservoir yang memiliki ketinggian. Air melalui pipa dengan cepat masuk ke rumah pompa. Karena katup limbah yang berada dalam pompa awalnya terbuka, maka gerakan air dari reservoir tadi akan terpancing dan terbuang melalui katup limbah. Kecepatan aliran air pipa masukan semakin bertambah secara bertahap. Dengan air dari reservoir yang mengalir terus menerus, maka tekanan dalam rumah pompa akan meningkat. Ketika air yang mengalir tersebut mencapai kecepatan yang memiliki gaya tekan yang sanggup mengangkat beban katup limbah, maka membuat katup limbah segera tertutup, kecepatan aliran air pipa masukan mencapai maksimal. Setelah katup pembuangan tertutup, maka akan terjadi palu air dan air akan mulai mengalir menuju ketabung udara melalui klep hantar, kecepatan aliran air pipa masukan berkurang dengan cepat.

Air yang bertekanan ini akan menekan udara dalam tabung udara. Karena udara bersifat kompresibel maka volume udara akan mengecil akibat tekanan air. Klep hantar dari tabung udara akan menutup ketika udara yang ada di dalam mulai menekan akibat tekanan yang mulai naik. Maka udara akan menekan air ke pipa keluaran menuju bak penampungan, tekanan udara pada tabung udara yang semakin besar juga membuat klep hantar tertutup. Pada saat klep hantar menutup tekanan dalam rumah pompa menjadi lebih kecil dari sebelumnya. Kerena berat katup limbah, dan juga hisapan dari tekanan rumah pompa tersebut, maka katup limbah akan turun dan membuka celah untuk keluarnnya air sehingga air akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(26)

7

mengalir melalui katup limbah. Tekanan dari rumah pompa yang mengecil tersebut juga memacu air yang mengalir dari reservoir, dengan kecepatan yang secara bertahap akan bertambah. Hal ini akan membuat hantaman air baru di dalam rumah pompa. Hantaman tersebut akan kembali mengangkat klep limbah dan mengalirkan air ke katup hantar. Demikian siklus berlangsung secara terus menerus, asalkan reservoir tidak kekurangan suplai air. Pompa Hidram tidak menggunakan sumber energi dari luar untuk bekerja. Pompa Hidram menggunakan pukulan atau hantaman air itu sendiri sebagai tenaga penggeraknya. Karena itu, masuknya air kedalam ruang pompa harus secara kontinu.

Keseluruhan siklus berulang sekitar 40-120 siklus per menit, tergantung penyetelan katup.

Siklus Pompa Hidram dibagi dalam 5 periode yaitu : A. Periode 1.

Kecepatan air melalui ram mulai bertambah, air melalui katup limbah yang sedang terbuka, timbul sedikit hisapan pada rumah pompa untuk menghisap air dari reservoir.

B. Periode 2.

Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup limbah yang terbuka dan tekanan dalam pipa pemasukan juga bertambah secara bertahap.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(27)

8

Gambar 2.1. Periode 1 – 2

C. Periode 3.

Katup limbah mulai menutup akibat dorongan air. Air semakin sulit untuk keluar melalui katup limbah dengan demikian menyebabkan naiknya tekanan dalam Pompa Hidram. Kecepatan aliran dalam pipa pemasukan telah mencapai maksimum.

D. Periode 4.

Katup limbah tertutup, menyebabkan terjadinya palu air (water hammer) yang mendorong air melalui katup penghantar. Kecepatan aliran pipa pemasukan berkurang dengan cepat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(28)

9

Gambar 2.2. Periode 3 – 4

E. Periode 5

Denyut tekanan terpukul kedalam pipa pemasukan pada periode 4 menyebabkan timbulnya hisapan kecil yang diakibatkan berkurangnya tekanan pada rumah pompa. Pada waktu yang sama katup penghantar menutup dan katup limbah mulai terbuka karena hisapan tersebut dan juga karena beratnya sendiri. Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus Pompa Hidram terulang kembali.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(29)

10

Gambar 2.3. Periode 5

(30)

11

Gambar 2.4. Diagram satu siklus kerja Pompa Hidram (Watt 1974)

Dalam proses pemompaan oleh Pompa Hidram terbagi dua jenis aliran yaitu aliran yang berguna dan aliran yang tidak terpompa. Aliran yang berguna adalah aliran air yang dipompa oleh pompa hidram menuju tempat yang lebih tinggi dari sumber air. Air tersebut kemudian ditampung dalam sebuah bak untuk diukur debitnya. Aliran air yang tidak dapat terpompa adalah air yang terbuang melalui katup limbah dan lubang udara.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(31)

12

Untuk menentukan unjuk kerja pompa hidram digunakan rumus D’Aubuisson

ÇD =



Q Q



H x100% xH

Q

s b d

d d

 ……… (3)

Dengan :

ÇD = Efisiensi D’ Aubuisson dari pompa (%)

Qd = Kapasitas pompa yang dihasilkan tiap siklus (liter/menit) Qb = Kapasitas yang terbuang tiap siklus (liter/menit)

= Volume katup limbah + Volume lubang udara (liter/menit)

Hd = Head pemompaan (m) Hs = Head suplai (m)

Perhitungan dalam menghitung tekanan pemompaan oleh pompa hidram digunakan rumus :

p = ρair x g x Hd ……… (4) Dengan :

p = Tekanan pemompaan (kPa) ρair = 1000 (kg /m3)

g = ”gravitasi bumi” 9,8 (m/s2) Hd = Tinggi pemompaan (m)

= Head angkat + Head tambahan (m)

Head angkat = Air yang terpompa, diukur mulai dari lubang manometer pada pipa pemompaan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(32)

13

Head tambahan = Jarak katup hantar dan manometer

Untuk menghitung berapa daya pemompaan menggunakan rumus : P = ρair x g x Q x H ………..……… (5) Dengan : P = Daya Pemompaan (Joule)

ρair = 1000 (kg /m3)

g = gravitasi bumi (10 m/s2) Q = Debit (m3/s)

H = Head (meter)

Untuk menghitung efisiensi yang didapat dari daya Pompa Hidram menggunakan rumus :

η Pompa Hidram = x100% P

P

in out

………..……… (6)

2.2.2 Rancangan Pompa Hidram

1. Katup Limbah

Merupakan tempat keluarnya air yang berfungsi memancing gerakan air yang berasal dari reservoir, sehingga dapat menimbulkan aliran air yang bekerja sebagai sumber tenaga pompa. Katup ini merupakan pengatur terjadinya perubahan kecepatan alir air sehingga timbul impuls. Pada posisi terbuka, air mengalir keluar dari kecepatan nol hingga mencapai kecepatan maksimum yang bisa ditimbulkan oleh sumber air. Pada posisi tertutup air tidak dapat mengalir, ini sama artinya dengan kecepatan alir air sama dengan nol. Katup limbah merupakan satu bagian penting dari Pompa Hidram dan harus dirancang dengan baik sehingga

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(33)

14

berat dan langkahnya dapat disesuaikan. Katup limbah dengan tegangan yang berat dan jarak antara lubang katup dengan karet katup cukup jauh, memungkinkan kecepatan aliran air dalam pipa pemasukan lebih besar, sehingga pada saat katup limbah menutup, terjadi energi tekanan yang besar dan menimbulkan efek palu air. Katup limbah yang ringan dan gerakannya pendek akan memberikan pukulan atau denyutan lebih cepat dan menyebabkan hasil pemompaan lebih besar pada head yang rendah. Penelitian mengenai bentuk terbaik dari katup limbah masih belum mendapat perhatian. Beberapa model hidraulik ram komersil telah menggunakan jenis katup limbah yang telah dilengkapi dengan per tetapi belum diketahui apakah hal tersebut meningkatkan efisiensi Pompa Hidram.

Pengaturan impuls yang ditimbulkan akibat terbuka-tertutupnya katup ditentukan oleh besarnya :

a. gaya berat bandul pemberat,

b. jarak bukaan katup (langkah katup)

Besarnya berat beban pemberat dapat diatur dengan memperhatikan : a. Besarnya gaya dorong dinamik, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh

adanya aliran air di dalam pipa.

b. Gaya dorong statik, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh berat air pada saat air tidak mengalir di dalam pipa.

Dengan demikan beban pemberat harus dapat memenuhi pertidaksamaan :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(34)

15

Fs < Fb < Fd ……… (6) Dimana : Fs = gaya dorong statik

Fb = berat beban pemberat Fd = gaya dorong dinamik

Besarnya berat beban pemberat adalah lebih kecil dibanding besar gaya dorong dinamiknya dan lebih besar dibanding besar gaya dorong statiknya.

2. Tabung udara

Tabung ini berfungsi untuk memperkuat tekanan dinamik, sehingga mampu mengangkat air ke pipa keluaran. Tabung ini berfungsi sebagai pengumpul energi potensial yang telah diubah menjadi tekanan udara. Kebocoran dinding tabung dapat mengakibatkan tidak berfungsi atau bekerja Pompa Hidram. Ruang udara dibuat untuk memampatkan udara yang dipakai untuk mendorong air naik ke bak penampung. Udara yang terkompresi memungkinkan aliran air secara tetap melalui pipa penghantar. Jika ruang udara penuh air, Pompa Hidram akan bergetar keras dan dapat mengakibatkan tabung udara pecah. Jika hal ini terjadi Pompa Hidram harus dihentikan dengan segera. Penelitian Pompa Hidram yang telah dilakukan mengenai volume tabung menyarankan bahwa volume ruang udara harus sama dengan volume air dalam pipa penghantar atau lebih besar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(35)

16

3. Katup Hantar

Katup yang mengahantarkan air dari rumah pompa ke tabung udara, serta menahan air yang telah masuk agar tidak kembali masuk ke rumah pompa. Bagian ini bekerja karena perbedaan tekanan antara tabung udara dan rumah pompa. Katup hantar dikatakan sempurna jika dapat menutup dengan baik tanpa adanya kemungkinan untuk bocor. Katup penghantar harus mempunyai lubang yang besar sehingga memungkinkan air yang dipompa memasuki ruang udara tanpa hambatan pada aliran. Katup ini dapat dibuat dengan bentuk yang sederhana yang dinamakan katup searah (non return). Katup ini dibuat dari karet kaku.

4. Lubang Udara

Gambar 2.5. Lubang Udara

Udara yang tersimpan dalam ruang udara dihisap perlahan-lahan oleh turbulensi air yang masuk melalui katup penghantar dan hilang ke dalam pipa penghantar. Udara ini harus diganti dengan udara baru melalui lubang udara. Lubang udara harus disesuaikan sehingga mengeluarkan semprotan air yang kecil setiap terjadi denyutan kompresi. Jika lubang udara terbuka terlalu besar maka ruang udara terisi dengan udara dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(36)

17

Pompa Hidram akan memompa udara. Jika katup kurang terbuka sehingga tidak memungkinkan masuknya udara yang cukup banyak, maka ram akan bergetar. Keadaan ini harus diperbaiki dengan memperbesar lubang udara.

5. Pipa Air Masuk

Pipa air masuk lebih baik tidak menggunakan pipa fleksibel untuk memaksimalkan efisiensi. Untuk mengurangi head loss akibat gesekan dalam pipa maka panjang pipa mempunyai batas minimamum dan maksimum.

Tabel 2.1. Ukuran panjang pipa berdasarkan variasi diameter

Diameter Pipa Masuk (mm) Panjang (meter) Minimum Maksimum

13 2 13

20 3 20

25 4 25

30 4,5 30

40 6 40

50 7,5 50

80 12 80

100 15 100

Design and Analysis of Experiments 4th Edition (Montgomery, D.C., 1997 : 5) Panjang pipa masukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Tidak lebih dari 1000 kali diameternya , dan

b. Tidak kurang dari 150 kali diameternya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(37)

18

6. Jalur Sumber Air

Jalur sumber air harus dirancang agar terbebas dari lumpur, pasir, dan pengotor lain. Bila sumber air kotor maka di depan pipa masuk dibuat kolam pengendapan dan diujung pipa dipasang penyaring. Sumber air yang akan dipompakan harus mampu menyediakan minimal 7 kali lebih banyak dari jumlah air yang akan dipompa. Air tersebut harus bebas dari pengotor seperti lumpur dan pasir agar tidak mengganggu kinerja dari Pompa Hidram. Perubahan musim harus ikut dipertimbangkan karena aliran sumber mata air atau sungai sangat berubah dalam musim-musim yang berbeda.

7. Bak Penampung

Bak penampung berfungsi untuk menampung hasil pemompaan. Kapasitas tampung dapat direncanakan dan diperhitungkan sesuai dengan kapasitas pompa hidram dan kebutuhan konsumen setiap hari. Kapasitas tampung maksimal bak penampung untuk 24 jam adalah 50% dari kebutuhan konsumsi. Jika air yang dipompa oleh hidram dipergunakan untuk kebutuhan seharih-hari terutama untuk minum, air tersebut harus diproses terlebih dahulu, agar sesuai dengan standar air sehat dan siap minum.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(38)

19

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian

Pompa Hidram yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari bahan dan material berupa :

a. Elbow 1.5 inci ,dan 0.5 inci, b. Tee 1,5 inci dan ¾ inci, c. Double Niple 1,5 inci, d. Knee 1,5 inci,

e. Pipa air (besi) 3 inci, 40 cm, f. Sok 0,5 inci,

g. Besi Beton, h. Besi Siku, i. Besi Plat,

j. Ring, Mur, Baut 12 mm dan 6 mm, k. Verlop ring ¾ inci x ½ inci,

l. Pen seker diameter 12 mm,

m. Untuk bagian klep menggunakan karet ban kendaraan bermotor. Air yang digunakan sebagai fluida kerja berasal dari sistem saluran lokal yang ada di Laboratorium Konversi Energi Fakultas Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(39)

20

Gambar 3.1 Skema Pompa Hidram

Bagian-bagian pompa hidram : 1. Kran

2. Bak Pemompaan 3. Reservoir

4. Pipa Penghantar 5. Pipa Masukan 6. Manometer 7. Tabung Udara 8. Beban

9. Katup Limbah 10. Lubang Udara 11. Rumah Pompa

(40)

21

3.2 Alat Penelitian

Pompa Hidram yang digunakan untuk penelitian dibuat secara bersama-sama dalam kelompok Tugas Akhir Rekayasa Tenaga Air. Peralatan penelitian yang berupa Pompa Hidram ini dapat dikelompokkan menjadi beberapa bagian sebagai berikut :

1. Rumah Pompa.

Gambar 3.2. Rumah Pompa

Merupakan ruang utama tempat terjadinya proses pemompaan dan merupakan titik temu dari komponen-komponen lainnya.

Rumah pompa terdiri dari elbow ; tee ; double nepel ; knee berukuran 1,5 inci ; dan 2 buah besi siku berukuran 5 cm x 5,9 cm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(41)

22

2. Katup Limbah (Waste Valve).

Gambar 3.3. Batang katup limbah

Gambar 3.4 Rumah katup limbah Katup limbah terdiri dari dua komponen yaitu : 1. Batang katup limbah.

Batang katup limbah terdiri dari besi beton, berdiameter 12 mm ; baut berdiameter 12 mm ; karet ban yang dibentuk menjadi lingkaran. 2. Rumah katup limbah.

Rumah katup limbah terdiri dari double neple 1,5 inci, 2 buah plat ukuran 5 mm ukuran 10 cm x 10 cm dan ukuran 3 cm x 3 cm 1 buah, tee 1,5 inci, verlop ring 0,75 x 0,5 , pen seker berlubang diameter

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(42)

23

12mm, baut berdiameter 12mm, panjang 30 cm dengan 4 buah mur dan 4 buah ring.

3. Tabung Udara (air chamber)

Gambar 3.5. Tabung Udara

Tabung udara berupa pipa air 3 inci dengan panjang 40 cm, yang salah satu sisinya ditutup rapat dengan plat besi 5 mm berukuran 10 cm x 10 cm menggunakan las. Pada jarak 10 cm dari ujung yang lain dipasang sok 1 inci. Sok yang terpasang kemudian disambung dengan elbow 0,5 inci.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(43)

24

4. Katup Hantar (delivery valve)

Gambar 3.6. Katup Hantar

Katup Hantar terdiri dari dobel nepel, karet kaku, plat 5mm berukuran 10cm x 10 cm, sebanyak 3 buah, baut berukuran 10 (6 mm) lengkap dengan ring dan mur.

5. Pipa Penghantar

Pompa Hidram dapat memompa air pada ketinggian yang cukup tinggi. Dengan menggunakan pipa penghantar yang cukup panjang akan menyebabkan ram harus mengatasi gesekan antara air dengan dinding pipa. Pipa penghantar dapat dibuat dari bahan apapun, termasuk pipa plastik tetapi dengan syarat bahan tersebut dapat menahan tekanan air.

3.3 Sarana Penelitian

Sarana yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sarana yang digunakan pada langkah perhitungan dan penulisan yang kedua adalah sarana penelitian yang digunakan di laboratorium.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(44)

25

Untuk langkah perhitungan dan penulisan sarana yang digunakan adalah : 1. Perangkat keras

Perangkat keras yang dipergunakan adalah satu set komputer Pentium 4, 2.6 GHz dengan Ram 512 MB dan printer untuk mencetak.

2. Perangkat lunak. Perangkat lunak terdiri :

a. Program AutoCad 2005,Corel Draw, Adobe Photoshop CS untuk menggambar.

b. Adobe Acrobat 6.0.

c. Microsoft Office Word 2003 dan Microsoft Office Excel 03 yang digunakan untuk membuat grafik dan program perhitungan. Untuk sarana yang digunakan pada waktu penelitian di laboratorium adalah sebagai berikut :

1. Alat Ukur a. Manometer

Manometer digunakan untuk mengukur tekanan yang terjadi di pipa pemompaan. Alat ukur tekanan yang digunakan adalah manometer dengan skala kecil karena Pompa Hidram hanya memanfaatkan energi jatuh tidak menggunakan tenaga dari luar. Pada waktu Pompa Hidram bekerja tidak dapat diketahui kecepatan aliran air di dalam rumah pompa, sehingga tidak dapat diketahui bilangan Reynold-nya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(45)

26

b. Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk menghitung volume pemompaan, volume katup limbah ,dan volume lubang udara.

c. Kaliper

Kaliper digunakan untuk mengukur ketinggian dari angkat katup limbah, yang kemudian disesuaikan untuk dicari perbandingan unjuk kerja yang dihasilkan.

d. Kran

Kran digunakan untuk melihat unjuk kerja Pompa Hidram berdasarkan luas permukaan dari saluran pemompaan dengan cara membuka kran dengan berbagai variasi. Bukaan kran disesuaikan dengan derajat 300, 600, 900 walaupun demikian pengukuran juga dilakukan tanpa menggunakan kran.

e. Ember

Ember digunakan untuk menampung air untuk mengukur volume pemompaan, volume tabung udara, volume pemompaan untuk kemudian diukur menggunakan gelas ukur.

f. Timbangan

Timbangan digunakan untuk mengukur massa beban katup limbah. 2. Alat Perkakas

Kunci Pas ukuran 10 dan 12, tang dan kawat besi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(46)

27

3.4. Penyetelan Pompa Hidram (Tuning)

Pompa Hidram harus dipersiapkan terlebih dahulu sehingga memberikan gerakan katup limbah yang konstan dan hasil keluaran yang maksimal. Persiapan yang dilakukan dapat dengan mengubah tinggi angkat katup limbah. Penyesuaian juga dapat dilakukan dengan mengurangi atau menambah beban pada katup limbah. Memperpanjang tinggi angkat dan menambah beban mengurangi jumlah denyutan per menit namun menambah pemakaian air, menambah tekanan saat katup limbah menutup, dan menambah pengeluaran air melalui katup limbah. Tinggi jatuh air vertikal yang lebih tinggi sering memerlukan tinggi angkat katup limbah yang lebih panjang, yang memperbesar efek tekanan “palu air” (water hammer) pada saat katup limbah menutup.

3.5. Persiapan Penelitian

1. Massa pemberat ditimbang kemudian dipasang pada katup limbah, untuk percobaan ini selalu digunakan beban sebesar 500 gram.

2. Beban tersebut dipasang pada batang katup limbah dengan angkat katup yang divariasikan, dalam percobaan ini digunakan variasi volume tabung udara 1,4 liter, 1,8 liter, 2,7 liter.

3. Manometer dipasang untuk mengukur tekanan air pemompaan, yang dipasang pada pipa saluran pemompaan.

4. Kran air dipasang pada ujung pipa saluran pemompaan jika diperlukan. 5. Bak suplai diisi dengan air sampai penuh untuk masukan air ke Pompa

Hidram.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(47)

28

6. Setelah air mengalir lubang udara diperiksa apakah tersumbat atau tidak. Jika tersumbat harus ditusuk menggunakan lidi.

3.6. Pelaksanaan Penelitian

1. Mempersiapkan Pompa Hidram.

Setelah air di dalam bak suplai penuh perlu ditunggu sekitar 1 menit agar tak ada udara lagi dalam pipa pemasukan. Katup limbah harus dipancing dengan membukanya beberapa kali, sampai terbuka dengan sendirinya. 2. Pompa Hidram yang sudah bekerja secara konstan diukur volume

pemompaan, volume katup limbah dan volume lubang udara yang nantinya akan dijumlahkan dan dapat diketahui jumlah air yang dipakai oleh Pompa Hidram tersebut. Untuk menampung volume-volume tersebut digunakan ember penampung. Untuk percobaan ini digunakan waktu 30 detik.

3. Tekanan yang terjadi pada saluran pipa pemompaan diukur menggunakan manometer.

4. Kran dipasang atau diganti besar bukaannya dan kembali dihitung volume-volume air yang dihasilkan. Pengambilan data dilakukan 4 kali untuk setiap variasi, baik variasi bukaan kran dan juga variasi angkat katup beban untuk mendapakan hasil yang paling mendekati.

5. Tinggi angkat katup limbah diganti dengan variasi selanjutnya.

6. Mengulang semua prosedur diatas sampai semua data percobaan diperoleh dengan benar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(48)

29

3.7. Kesulitan Penelitian di Laboratorium

Ada beberapa kesulitan yang muncul di dalam penelitian yaitu :

1. Pen seker yang berfungsi sebagai pengarah pada batang beban katup limbah tidak tegak lurus terhadap bidang tumpuannya, sehingga batang beban katup limbah tersebut mengalami kelancaran dalam pengoprasian. 2. Penampungan air pada katup limbah mengalami kesulitan karena menggunakan ember kecil, sehingga diperlukan 2 ember untuk menampungnya, pada waktu pergantian ember ada air yang ikut terbuang. 3. Ada air yang terbuang karena katup limbah kurang rapat karet katupnya

sehingga masih ada sedikit air yang lolos melalui katup limbah.

4. Manometer non digital yang digunakan untuk pengukuran tekanan yang terjadi pada pipa saluran pemompaan memiliki ketelitian pengukuran yang buruk, sehingga pada beberapa variasi yang memiliki tekanan yang hampir sama terjadi kesulitan dalam pembacaan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(49)

30

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Efisiensi pompa hidram ini dapat dilihat berdasarkan hasil pengukuran di

laboratorium dan hasil perhitungan menggunakan perhitungan efisiensi D’Aubuisson.

Pengukuran yang dilakukan menggunakan 3 variasi volume tabung yaitu 1,4 liter, 1,8

liter dan 2,7 liter. Pada setiap variasi angkat katup tersebut menggunakan 4 variasi

bukaan kran yaitu 300, 600 ,900, dan tanpa kran.

Pompa Hidram dioperasikan dengan beban 500 gram, yaitu beban konstruksi

katup 260 gram dan beban massa katup sebesar 240 gram.

4.1Penghitungan Tinggi Angkat Air

Tekanan terukur diperoleh dengan cara melihat manometer yang dipasang pada

pipa pemompaan yang berada 51cm diatas katup hantar yang menuju ke tabung udara.

4.1.1 Hasil Penelitian

Hasil penelitian di laboratorium memunculkan nilai dari tekanan dan debit air per

menit (liter/menit).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(50)

31

a) Volume Tabung 2,7 Liter

Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.1 : Data percobaan pada bukaan tanpa kran

No:

Debit pemompaan (Qd)

(liter/menit) Debit katup limbah (liter/menit) Debit lubang udara (liter/menit) Tekanan (Psi)

1 4,4 35,4 2 4,5

2 4,8 33,8 2,3 4,5

3 5,1 40,2 2,3 4,5

4 5,5 32,8 2 4,5

rerata 4,95 35,6 2,2 4,5

Tabel 4.2 : Data percobaan pada bukaan kran90 

No:

1 4,9 36,4 2,2 4,5

2 4,7 36,8 2,3 4,5

3 5,4 33,6 2,3 4,5

4 5,3 33,2 2,2 4,5

rerata 5,1 35 2,3 4,5

No:

1 3,5 39 2,4 6

2 3,9 39,4 2 6

3 3,6 40,2 2,3 6

4 3,8 39,4 2,4 6

rerata 3,7 39,5 2,3 6

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(51)

32

No:

1 2,2 42,8 2,6 8,5

2 2,2 42,2 2,3 8,5

3 2,2 42,3 2,6 8,5

4 2,3 43,2 2,2 8,5

rerata 2,2 42,6 2,4 8,5

b) Volume Tabung 1,8 Liter

No:

1 5,4 33,8 2,2 4,5

2 5,5 34,7 2,3 4,5

3 5,4 34,2 2,2 4,5

4 5,6 34,6 2,2 4,5

rerata 5,5 34,3 2,2 4,5

No:

1 5,5 34,4 2,2 5

2 5,6 34,8 2,2 5

3 5,5 34 2,2 5

4 5,1 34,7 2,5 5

rerata 5,4 34,5 2,3 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(52)

33

No:

1 4,6 38,8 2,3 5,5

2 4,5 39,2 2,2 5,5

3 4,3 38,4 2,3 5,5

4 4,2 38,5 2,4 5,5

rerata 4,4 38,7 2,3 5,5

No:

1 1,4 41,6 2,5 11

2 1,5 41,2 2,3 11

3 1,5 41,3 2,3 11

4 1,5 40,8 2,5 11

rerata 1,5 41,2 2,4 11

c) Volume Tabung 1,4 Liter

No:

1 5,1 36.8 2,4 5

2 5,5 37.2 2,3 5

3 5 37.6 2,5 5

4 5,1 36.8 2,5 5

rerata 5,2 37,1 2,4 5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(53)

34

No:

1 4,8 38,2 2,5 5

2 5,1 38,3 2,5 5

3 5,3 37,6 2,3 5

4 4,7 38,8 2,5 5

rerata 5 38,2 2,5 5

No:

1 4,4 39 2,4 5,5

2 4,2 38 2,2 5,5

3 4,2 38,8 2,3 5,5

4 4,6 38,9 2,3 5,5

rerata 4,4 38,7 2,3 5,5

No:

1 2,2 42,8 2,3 9

2 2,1 42,5 2,5 9

3 2,2 42,8 2,5 9

4 2,4 43,2 2,7 9

rerata 2,2 42,8 2,5 9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(54)

35

4.1.2 Perhitungan

Contoh perhitungan dipilih dari hasil Efisiensi D’Aubuisson yang terbaik yaitu volume

tabung 1,8 liter tanpa kran.

Variabel yang didapat atau diketahui dalam penelitian adalah :

1. Tekanan pemompaan (P) = 4,5 Psi

2. ρair = 1000 kg /m3

3. g (grafitasi bumi) = 9.8 (m/s2)

4. Head angkat = 3,674 m

5. Head tambahan = 0,51 m

6. Volume katup limbah = 34,3 liter

7. Volume lubang udara = 2,2 liter

8. Qd (Volume Pemompaan) = 5,5 liter / menit

9. Hs (Head Suplai) = 2,25 m

Langkah – langkah perhitungan :

1. Mengubah satuan tekanan (Psi) yang didapat dari manometer menjadi (kPa).

tekanan 1atm = 14,7 Psi = 101,3 kPa

1Psi = 101,3/14,7 kPa

Pa Psi kPa Psi kPa Psi 01 , 31 5 , 4 01 , 31 5 , 4 7 , 14 5 , 4 3 , 101 5 , 4    

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(55)

36

2. Dari persamaan 4, digunakan untuk menghitung Head angkat.

p = ρair g  Hd (Head angkat) (N/m2)

Head angkat =

g p

air



=

8 , 9 1000

01 , 31



Head angkat = 3,164 m

3. Hd = Head angkat + Head tambahan

= 3,164 m + 0,51 m

= 3,674 m

4. Qb = Vol katup limbah + Volume lubang udara

= 34,3 liter + 2,2 liter

= 36,5 liter / menit

5. Qin = Qb + Qd

= 36,5 + 5,5

= 42 liter / menit

6. Hout = Hd – Hs

= 3,674 – 2,25

= 1,424 meter

7. Dari persamaan 3, digunakan untuk menghitung Efisiensi D’Aubuisson.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(56)

37

ÇD =







100%

 s b d d d H Q Q H Q

= 100%

25 , 2 ) 5 , 36 5 , 5 ( 674 , 3 5 , 5 _  

= 21,38 %

8. Dari persamaan 5, digunakan untuk menghitung Daya masuk (P in) dan Daya

keluar (P out).

P out = ρ air  g  Qd Hout (Watt)

= 1000 x 9,8 x 5,5. 10-3 x 1,424

= 76,75Watt

P in = ρ air  g  Qin Hs (Watt)

= 1000  9,8  42.10-3  2,25

= 926,1 Watt

9. Dari persamaan 6 digunakan untuk menghitung efisiensi Pompa Hidram

η Pompa Hidram = 100%

in out P P = 1 , 926 75 , 76

 100%

= 8,29 %

(57)

38

a) Volume Tabung 2,7 Liter

Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut

Tabel 4.13 : Hasil perhitungan pada bukaan tanpa kran

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

tambahan (m) Hd (m) Hs (m) çD (%) 37.4 3.816327 0.51 4.326327 2.25 22.87065 36.1 3.683673 0.51 4.193673 2.25 22.60519 42.5 4.336735 0.51 4.846735 2.25 22.8027

34.8 3.55102 0.51 4.06102 2.25 22.41132

37.7 3.846939 0.51 4.356939 2.25 22.67247

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.076327 921.69 89.5312 9.713808 1.943673 901.845 91.4304 10.13815 2.596735 1049.58 129.7848 12.3654

1.81102 888.615 97.614 10.98496 2.106939 940.4325 102.2076 10.86815

Tabel 4.14 : Hasil perhitungan pada bukaan kran90

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

tambahan (m) Hd (m) Hs (m) çD (%)

38.6 3.938776 0.51 4.448776 2.25 22.72217 39.1 3.989796 0.51 4.499796 2.25 22.77353 35.9 3.663265 0.51 4.173265 2.25 22.41404 35.4 3.612245 0.51 4.122245 2.25 22.4461

37.25 3.80102 0.51 4.31102 2.25 22.58896

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt) η Pompa(%) 2.198776 959.175 105.5852 11.00792 2.249796 965.79 103.6256 10.72962 1.923265 910.665 101.7792 11.17636 1.872245 897.435 97.2444 10.83582 2.06102 933.2663 102.5049 10.98345

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(58)

39

Tabel 4.15 : Hasil perhitungan pada bukaan kran60 

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

41.4 _4.22449 0.51 4.73449 2.25 23.16752

41.4 4.22449 0.51 4.73449 2.25 23.15859

42.5 4.336735 0.51 4.846735 2.25 23.19904 41.8 4.265306 0.51 4.775306 2.25 23.0982 41.775 4.262755 0.51 4.772755 2.25 23.15584

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt) η Pompa(%) 2.48449 990.045 85.218 8.607488 2.48449 998.865 94.9572 9.50651 2.596735 1016.505 91.6128 9.012528 2.525306 1005.48 94.0424 9.352986 2.522755 1002.724 91.4751 9.122662

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

45.4 4.632653 0.51 5.142653 2.25 23.57063 44.5 4.540816 0.51 5.050816 2.25 23.62246 44.9 4.581633 0.51 5.091633 2.25 23.56034 45.4 4.632653 0.51 5.142653 2.25 23.63655 45.05 4.596939 0.51 5.106939 2.25 23.59749

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.892653 1049.58 62.3656 5.941958 2.800816 1029.735 60.3856 5.864188 2.841633 1038.555 61.2656 5.899119 2.892653 1051.785 65.2004 6.199024 2.856939 1042.414 62.29555 5.976087

(59)

40

b) Volume Tabung 1,8 Liter

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

36 3.673469 0.51 4.183469 2.25 22.44886

37 3.77551 0.51 4.28551 2.25 22.44416

36.4 3.714286 0.51 4.224286 2.25 22.47034 36.8 3.755102 0.51 4.265102 2.25 22.43296 36.55 3.729592 0.51 4.239592 2.25 22.44908

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 1.933469 912.87 102.3192 11.20852

2.03551 937.125 109.714 11.70751 1.974286 921.69 104.4792 11.33561 2.015102 934.92 110.5888 11.82869 1.989592 926.6513 106.7516 11.52014

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

36.6 _3.734694 0.51 4.244694 2.25 22.45153

37 3.77551 0.51 4.28551 2.25 22.44359

36.2 3.693878 0.51 4.203878 2.25 22.42999 37.2 3.795918 0.51 4.305918 2.25 22.51424

36.75 3.75 0.51 4.26 2.25 22.45984

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 1.994694 928.305 107.514 11.58175

2.03551 939.33 111.7088 11.89239 1.953878 919.485 105.314 11.45359 2.055918 932.715 102.7548 11.01674 2.01 929.9588 106.8617 11.49101

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(60)

41

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

tambahan (m) Hd (m) Hs (m) çD (%) 41.1 _4.193878 0.51 4.703878 2.25 22.88172

41.4 4.22449 0.51 4.73449 2.25 22.94529

40.7 4.153061 0.51 4.663061 2.25 22.94861 40.9 4.173469 0.51 4.683469 2.25 22.95772 41.025 4.186224 0.51 4.696224 2.25 22.93333

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt) η Pompa(%) 2.453878 1007.685 110.6208 10.97772

2.48449 1012.095 109.566 10.82566 2.413061 992.25 101.6864 10.24806 2.433469 994.455 100.1616 10.07201 2.446224 1001.621 105.4812 10.53105

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

44.1 4.5 0.51 5.01 2.25 23.78365

43.5 4.438776 0.51 4.948776 2.25 23.79416

43.6 4.44898 0.51 4.95898 2.25 23.79577

43.3 4.418367 0.51 4.928367 2.25 23.74266 43.625 4.451531 0.51 4.961531 2.25 23.77906

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.76 1003.275 37.8672 3.774359 2.698776 992.25 39.672 3.998186 2.70898 994.455 39.822 4.004404 2.678367 987.84 39.372 3.985666 2.711531 994.455 39.19518 3.941372

(61)

42

c) Volume Tabung 1,4 liter

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

39.2 4 0.51 4.51 2.25 22.63872

39.5 4.030612 0.51 4.540612 2.25 22.56859 40.1 4.091837 0.51 4.601837 2.25 22.68001 39.3 4.010204 0.51 4.520204 2.25 22.61642 39.525 4.033163 0.51 4.543163 2.25 22.62594

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.26 976.815 112.9548 11.56358 2.290612 992.25 123.464 12.44283 2.351837 994.455 115.24 11.58826 2.270204 979.02 113.4648 11.58963 2.293163 985.635 116.2978 11.79927

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

40.7 _4.153061 0.51 4.663061 2.25 22.76015 40.8 4.163265 0.51 4.673265 2.25 22.68317 39.9 4.071429 0.51 4.581429 2.25 22.64167 41.3 4.214286 0.51 4.724286 2.25 22.81147 40.675 4.15051 0.51 4.66051 2.25 22.72412

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.413061 1003.275 113.5104 11.31399 2.423265 1012.095 121.1148 11.96674 2.331429 996.66 121.0944 12.15002 2.474286 1014.3 113.9656 11.23589 2.41051 1006.583 117.5244 11.67559

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(62)

43

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

41.4 _4.22449 0.51 4.73449 2.25 22.92164

40.2 4.102041 0.51 4.612041 2.25 22.98384 41.1 4.193878 0.51 4.703878 2.25 22.99055 41.2 4.204082 0.51 4.714082 2.25 22.88552 40.975 4.181122 0.51 4.691122 2.25 22.94539

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt) η Pompa(%) 2.48449 1009.89 107.1312 10.6082 2.362041 979.02 97.2216 9.930502 2.453878 998.865 101.0016 10.11164 2.464082 1009.89 111.0808 10.9993 2.441122 999.4163 104.0651 10.41258

Qb

(liter/menit)

Head angkat (m)

Head

45.1 4.602041 0.51 5.112041 2.25 23.63401

45 4.591837 0.51 5.101837 2.25 23.61202

45.3 4.622449 0.51 5.132449 2.25 23.59171 45.9 4.683673 0.51 5.193673 2.25 23.50634

45.325 4.625 0.51 5.135 2.25 23.58602

H out

(m)

P in

(Watt)

P out

(Watt)

η Pompa

(%) 2.862041 1042.965 61.7056 5.916363 2.851837 1038.555 58.6908 5.651198 2.882449 1047.375 62.1456 5.933462 2.943673 1065.015 69.2352 6.500866 2.885 1048.478 62.90743 5.999883

(63)

44

4.1.3 Grafik Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan dibuat menjadi grafik agar memudahkan dalam analisa data.

4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume Tabung Udara (liter)

Q

d

(

li

te

r/

m

e

n

it

)

Gambar 4.1. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(64)

45 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume Tabung Udara (liter)

Q d ( li te r/ m e n it )

Gambar 4.2. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Volume Tabung Udara (Kran 90˚)

3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(65)

46 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume Tabung Udara (liter)

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

H d ( m e te r)

Gambar 4.5. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(66)

47

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume tabung udara (liter)

H

d

(

m

e

te

r)

Gambar 4.6. Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Volume Tabung Udara (Kran 90˚)

4.68 4.7 4.72 4.74 4.76 4.78

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume tabung udara (liter)

H

d

(

m

e

te

r)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(67)

48

4.92 4.96 5 5.04 5.08 5.12 5.16

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume Tabung Udara (liter)

H

d

(

m

e

te

r)

22.4 22.45 22.5 22.55 22.6 22.65 22.7

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

c

D

(

%

)

Gambar 4.9. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(68)

49

22.45 22.5 22.55 22.6 22.65 22.7 22.75

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume tabung Udara (liter)

c

D

(

%

)

Gambar 4.10. Grafik Efisiensi D’Aubuisson (çD) Vs Volume Tabung Udara (Kran 90˚)

22.9 22.95 23 23.05 23.1 23.15 23.2

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume tabung udara (liter)

c

D

(

%

)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(69)

50 23.55 23.6 23.65 23.7 23.75 23.8 23.85 23.9 23.95 24 24.05

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Volume Tabung Udara (liter)

c

D

(

%

)

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

Q d ( li te r/ m e n it ) Tanpa Kran 90 Derajat 60 Derajat 30 derajat

Gambar 4.13. Grafik Volume Pemompaan (Qd) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran Terbuka 90˚, 60˚, 30˚)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(70)

51 4 4.25 4.5 4.75 5 5.25

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

Volume Tabung Udara (liter)

H d ( m e te

r) Tanpa Kran

90 Derajat

60 Derajat 30 Derajat

Gambar 4.14 Grafik Tinggi Pemompaan (Hd) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran terbuka 90˚,60˚,30˚)

22.4 22.6 22.8 23 23.2 23.4 23.6 23.8 24

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

c

D

(

%

) Tanpa Kran

90 derajat 60 Derajat 30 Derajat

Gambar 4.15. Grafik D’Aubuisson (çD) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran terbuka 90˚, 60˚, 30˚)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(71)

52

3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

Volume Tabung Udara (liter)

E

fi

s

ie

n

s

i

(%

)

Tanpa Kran 90 Derajat 60 Derajat 30 Derajat

Gambar 4.16. Grafik Efisiensi Pompa Hidram (ηD) Vs Volume Tabung Udara (Tanpa Kran, Kran terbuka 90˚, 60˚, 30˚)

4.2 Pembahasan

4.2.1 Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Volume Pemompaan

Volume tabung berpengaruh pada kecepatan pemompaan sehingga

menyebabkan besar kecilnya volume pemompaan yang dihasilkan, semakin cepat

proses pemompaan maka semakin besar pula volume pemompaan.

4.2.2 Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Tinggi Pemompaan

Tinggi pemompaan tergantung pada luas penampang pipa keluaran, selain itu

luas penampang pipa keluaran berpengaruh pada tekanan yang terjadi pada volume

tabung udara sehingga hal ini menyebabkan besar kecilnya volume pemompaan yang

dihasilkan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(72)

53

4.2.3 Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap D

Besar kecilnya D dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain volume pemompaan, volume air terbuang dan Hd. Volume pemompaan dan volume air

terbuang serta Hd dipengaruhi oleh tekanan yang terjadi pada tabung udara. Volume

tabung udara sangat berpengaruh pada ketiga faktor tersebut.

4.2.3 Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap Efisiensi Pompa()

Volume tabung udara berpengaruh pada tekanan yang terjadi sehingga

bepengaruh pada besar kecilnya volume pemompaan yang berakibat pada efisiensi

pompa hidram yang diperoleh.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(73)

54

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari penelitian terhadap Pompa Hidram yang telah dibuat, dapat ditarik beberapa

kesimpulan :

1) Pompa hidram dengan volume tabung 1,4 liter menghasilkan debit 5,175

liter/menit dan efisiensi pompa sebesar 23,59 %.

2) Pompa hidram volume tabung 1,8 liter menghasilkan debit 5,475 liter/menit dan

efisiensi pompa sebesar 23,78 %.

3) Pompa hidram volume tabung 2,7 liter menghasilkan debit 5,075 liter/menit dan

efisiensi pompa sebesar 22,59 %.

5.2 SARAN

Beberapa saran penting bagi penelitian lebih lanjut terhadap Pompa Hidraulik

Ram agar diperoleh D yang lebih baik :

1) Dalam proses pembuatan Pompa Hidraulik Ram, katup limbah harus benar-benar

presisi, hal ini dilakukan untuk mengurangi gesekan antara pengarah dengan

batang katup limbah sehingga proses pemompaan dapat berjalan dengan lancar.

2) Melakukan penelitian terhadap Pompa Hidram dengan ukuran yang lebih besar

sehingga akan didapatkan volume pemompaan dan nilai D yang lebih besar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(74)

55

3) Karena dalam penelitian ini sering terjadi bahwa katup limbah tidak mau

membuka maka perlu dilakukan penelitian terhadap Pompa Hidraulik Ram

dengan katup limbah menggunakan pegas.